AR增強現實深度報告：VR、AR、MR到底有什麼區別？

增強現實的技術現實

增強現實(AR): 一種基於現代計算技術生成附加信息對使用者所看到的真實世界進行認知增強或擴張的技術。增強現實的核心技術要素主要包括了:光電顯示技術、交互技術、註冊技術和計算機圖形技術。

顯示技術:目前普遍採用的透視式頭盔顯示器,包括視頻透視式頭盔顯示器和光學透視式頭盔顯示器視。

註冊技術:為了增強現實虛實無縫融合,三維註冊起著重要的作用。

主要有兩種:

A、基於跟蹤器的三維註冊技術主要記錄現實中觀察者的方向和位置,保持虛擬環境與現實環境的連續式,實現精確註冊。主要採用的跟蹤器包括電磁跟蹤器、慣性跟蹤器、測距儀、超聲波定位儀、全球定位系統等。

B、基於視覺的三維註冊技術主要通過給定的一幅圖像來確定攝像機和現實世界中目標的相對位置和方向。

交互技術:交互技術滿足了人們在虛擬和現實世界自然交互的願望,AR 中虛實交互的基本方式有「視覺交互」、「物理交互」。

VR、AR、MR技術區分

虛擬現實(VR):一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機模擬系統它利用計算機生成一種模擬環境是一種多源信息融合的互動式的三維動態視景和實體行為的系統模擬使用戶沉浸到該環境中。

混合現實(MR):在虛擬場景中構建現實因素,在技術要素上,和增強現實(AR)更為接近,但是彌補了增強現實視角受限和清晰度不夠的問題,同時強化了現實和虛擬環境的交互機制,也可以稱之為介於虛擬和現實的「第三世界」。

增強現實(AR)和虛擬現實(VR)技術差異對比:

浸沒感:VR 系統強調完全浸沒,使人類感官完全處於計算機控制的信息空間中。AR 系統完全相反,強調對現實認知的增強,浸沒感不強。

註冊內容及精度:在 VR 環境中,註冊主要指把用戶的各種虛擬感官進行精準匹配,如由遠及近的視覺和聽覺匹配,而註冊誤差主要體現在視覺系統和其他感官系統的衝突。在 AR 環境中,註冊主要是指計算機所生成虛擬信息和現實視覺的精確匹配,包括了靜態和動態兩個方面。

系統性能要求:由於 VR 環境是完全的虛擬信息環境,內容往往是已定的情況,而對系統要求就是能夠實時的對用戶的感官進行匹配,要求有高計算能力。而 AR 是根據人的感官將虛擬信息與現實進行混合,該過程要求系統實時計算虛擬信息、人的感官、現實世界三者融合計算展示用戶。

增強現實(AR)的產業現實

增強現實(AR)產業規模:AR 技術的最早應用可以追溯到 20 年前,但是直到最近幾年才形成頗具規模的場。作為行業中的標杆式創業公司,Magic Leap 共獲得了 7.94 億美元的投資,同時據 Digi—Capital 的統計,過去一年 AR/VR 行業整體總投資共計約 20 億美元,並且涵蓋了視頻內容、硬體、解決方案和服務、遊戲、應用、廣告/市場營銷、技術、分銷及外設等細分方向。

? 市場總體規模預測:遊戲《Pokemon Go》的火爆,會加速資本進入,雖然在 2011 年,全球 AR 的營業收入僅僅只有 1.81 億美元,不過按照現在的情況來看,2017 年,AR 市場的規模將增長至 50億美元左右。而根據 Digi-Capital 的數據,截止到 2020 年,AR 市場規模將達到 900 億美元,遠高於 VR 的 300 億美元。

? 細分市場規模:AR硬體由於在整個產業鏈中存在先發的規模優勢,所以在初期,能夠迅速的打開市場。參照智能終端的市場結構動態演變,我們認為隨著產業鏈生態的持續完善,AR 數據、消費、娛樂等細分領域的佔比會逐漸加大。

增強現實(AR)產業鏈結構:根據增強現實的技術路徑可將增強現實的整體產業鏈拆分為硬體設備和軟體應用兩大分類。其中硬體設備類可以分為通用型設備(電子元器件)和非通用型(電子元器件)。軟體應用也可以分為基礎數據開發和場景型應用。

通用型硬體設備(電子元器件):主要包括處理器、圖形處理器、內存、攝像頭、屏幕、位置感測器等基礎電子元器件。就整體產業鏈而言,通用型硬體設備市場目前處於相對被動的狀態,直接受益於AR 市場擴張。

非通用型硬體設備(電子元器件):主要包括 AR 設備、觸覺設備、3D 鏡片、動作感測器等。該類電子元器件廠商的核心競爭力主要體現在細分技術方向上,而 AR 設備類廠商,如微軟 Hololens、MagicLeap 等更需要系統設備整合性,場景應用型等幾個方面。

系統開發工具:主要應用於 AR 系統開發的工具包和 API,使用相對廣泛的包括 ARToolkit(日本大阪大學開發,用於快速編寫 AR 應用)、Vuforia(高通公司開發,採用自然特徵進行跟蹤定位)、ARSDK(高通公司開發,移動增強現實,支持 Android 和 IOS)以及各類型商業軟體開發包(為具體的商業提供應用開發)。

應用軟體:主要包括AR設備、觸覺設備、3D鏡片、動作感測器等。該類電子元器件廠商的核心競爭力主要體現在細分技術方向上,而AR 設備類廠商,如微軟 Hololens、Magic Leap 等更需要系統設備整合性,場景應用型等幾個方面。

產業鏈成長性區分

? 硬體設備方向:綜合來看,AR 產業鏈結構跟通用計算機產業鏈有著很多的相似性,由於通用設備(元器件)廠商擁有強大的資本優勢和研發優勢,相對應的行業壁壘較高。而非通用設備(元器件)由於強調功能性和創新性,會隨著需求端產生不斷的應用變化,所以除了現有的專業級器件領域,還存在較大的成長性。

軟體應用方向:主要分為消費級和企業級進行分類,基於對於整體行業未來會成為新通用計算平台的判斷,我們認為消費級短期主要以過渡型 AR 技術為主導,充分平衡消費體驗和技術成熟度,中長期隨著硬體設備的提升及軟體應用的豐富,會出現產品市場的完全替代。而企業端相比消費端在短期擁有集中爆發的優勢(醫療、教育培訓、產品營銷已經開始打開市場),中長期的市場規模和持續性可期,所以,AR 產業鏈相比現存的計算終端設備未來將擁有更大的市場空間。

增強現實(AR)的爆發元年技術整合成熟,通用計算更迭

技術整合成熟:從最早的 2013 年 Google glass 面世,將 AR 技術正式引入世人視野,到 2015 年 Google glass 暫停發售。從微軟、百度、聯想等開始加速布局 AR 硬體及內容開發,到 2016 年 Pokemon Go 引爆全球,我們可以看到 AR 技術的產品整合及商業變現正在逐漸成熟。

專利技術高增長後的產品變現:2016 年,在專利方面,微軟以它的HoloLens VR 平台和 Kindle AR 技術領跑,總共 141 項 VR/AR 相關專利;然後是谷歌的 45 項,亞馬遜 33 項,蘋果 12 項。其中Facebook 的專利情況不明。在所有公司的總榜上,佛羅里達的混合現實公司 Magic Leap 領跑,占 22.6%。然後是微軟、索尼、三星、高通等。

通過交叉對比智能手機的技術專利周期和產品爆發周期、筆記本電腦的技術專利周期和產品爆發期、電視機的專利周期和電視機銷量金額爆發期,在經歷了第一輪的技術專利高速爆發期後以及市場的去泡沫化,接踵而來的就是成熟產品的落地。相較而言,AR 技術專利在經歷了 2010-2013 年的高速爆發期,近兩年增速相對放緩,但是在產品端,微軟 hololens、Meta2則開始相繼放量,所以我們預計 2017 開始,將會迎來產品端的持續放量。

商業巨頭介入加速技術轉化:不同於 2014 年 Google 的孤軍奮戰,隨著 AR 技術在商業場景應用的優勢凸顯,以及在通用計算設備方向的潛力逐漸被商業巨頭認知,2016 年各大商業巨頭也加快了在AR 方向的技術和產品布局。

底層技術深度挖掘:從單一的微軟、Google、Magic Leap 的體感交互、光場 顯示到如今 Inter、蘋果、百度等公司的人機交互、人工智慧、計算機視覺。AR 的底層技術不僅得到了充分的豐富,還被挖掘出了更多的延伸方向。

技術專利把握關鍵環節:技術投入後的直接結果就是公司擁有相應的專利,目前 AR 世界專利申請數排名前五的是微軟、高通、三星、Magic leap 和索尼,都在已有的智能硬體生產過程中把握關鍵環節,掌握核心技術。

硬體產品百花齊放:2016年除了微軟的通用設備產品,聯想也推出了搭載 AR 應用技術的智能手機 PHAB2 PRO(對應消費端場景),New Glass 系列(對應企業端消費場景),百度基於人工智慧的場景深化也推出了 AR 過渡型產品「Baidu eye」。

通用設備更迭:在2016年4月份,微軟正式發售HoloLens開發者版。通過兩次的發布會對比,微軟從最早的定位消費級(對標 GoogleGlass),向定位為「未來通用計算平台」轉變。從兩個方面來判斷,即「開發系統向開發者開放」和「Holographic 向其他設備廠商開放」,微軟未來的布局在於構建新的視窗系統生態,再現當年 Windows 系統的成功之路。

AR 成為通用計算平台的潛力:我們回顧一下計算機界面的演化,從命令行、窗口桌面,到觸控。20 年前,人們要經過很好的培訓才能使用命令行或編寫代碼來使用計算機,但如今,要使用智能手機或平板電腦,根本無需培訓。從根本上講,AR 創造了新的、甚至是更直觀的方式與計算機互動,通過體感來進行交互,AR 還能為我們提供更大的視野,虛擬桌面的概念再也不用通過物理顯示器的屏幕尺寸來定義。鑒於這種易用屬性,以及廣泛應用潛力,我們認為 AR 技術有望從特定用途發展成為更廣泛的計算平台。

PC/智能手機觸及瓶頸:通過對比 PC 及智能手機的年度出貨數據,自 2015 年全球智能手機開始進入存量市場,同時平板電腦的同比增速也開始出現負增長,我們能夠明顯感覺到傳統計算通用設備的瓶頸已經益發明顯。